Close-Loop System Identification Using Over-sampling Scheme and Its Estimate Accuracy Analysis

A new identification method for a linear discrete-time closed-loop system is proposed based on an output over-sampling scheme. When the system outputs are over-sampled the new output sequences would contain more information about the plant structure. Using general least squares method （GLS） the plant over-sampled model should be recognized. Then the original plant model should be obtained by its relationship with the over-sampled model. Compared with conventional approaches the advantage of the new method is that even if the ordinary identifiability conditions are not satisfied, a close-loop system can be identified by using the oversampled output without utilizing any external test signal. Accuracy analysis shows the relationship between the estimation error and the over-sampling rate. Numerical simulation illnstrates its effectiveness.

空间环境模拟器热沉液氮密闭循环方案及数值模拟

空间环境模拟器中氮系统设备众多,管路复杂,通过传统理论计算设计的系统参数与实际运行结果存在一定偏差,从而导致系统流量和压力偏离预期。为准确分析和确定氮系统的关键参数,运用数值模拟软件FloMaster对某单相密闭循环氮系统进行全系统的一维仿真模拟,研究氮系统中单一设备的模型参数,从而确定影响系统运行的关键参数。将系统仿真计算结果与实际运行结果进行对比发现,液氮管道的阻力损失误差是造成系统流量和压力偏差的主要因素;同时,液氮流量的差异也会对换热过程造成影响,使热沉出口的液氮温度出现偏差。但系统偏差不影响系统的特征参数的变化趋势。综上,这种仿真方法简化了理论计算方法的计算过程,提升了设计效率,为系统设计提供了数据基础和设备选型依据。

社会建构主义理论观照下统计人才培养模式设计与构建

随着越来越多的国内外高校开设统计专业,学者们对统计人才培养模式的研究不断深入。为了科学地支撑统计人才培养,需要借鉴国内外成熟的育人模式,并结合科学的教育理论。基于此,以社会建构主义为理论基础,结合统计专业教育特点和数字化社会职业需求,提出本科统计人才培养“1341”模式。该模式以“一个中心”为核心,聚焦于培养统计创新型应用人才,通过“价值、知识、能力”三个维度革新三大课程构造体系,以“四种融合”联通四个教学情境,并以“一个闭环系统”保障人才培养质量,旨在解决本科统计人才培养模式应然与实然之间的矛盾。

基于思政驱动的实践课程教学探索——Python编程实践教学改革

课程思政是大学教育的重要内容,如何开展思政教育为国家培养德才兼备的高素质人才是广大教育工作者广泛探讨的问题。针对实践教学,提出一种基于课程思政驱动的教学方法,以课程思政为主线开展课程教学,把课程思政与教学深度融合,践行课程思政内容,构建闭环教学系统。在Python编程实践课程中,制定课程的思政目标,围绕思政目标在教学内容、教学安排、课程考核等方面开展教学改革,强调身体力行,践行思政目标。新的教学方法教学效果显著,课程思政与教学内容深度融合,激发学生的学习兴趣,提高课程的深度和广度,学生取得许多创新性实践成果。

“电路原理”混合式智慧教学的探索与实践

“电路原理”混合式智慧教学,以学生为中心,在优化设计教学内容、系统建设教学资源的基础上,将智慧教学平台和群聊工具引入课程,构建“课前预习—课堂学习—课后评价及反馈”知识点闭环教学系统,通过线上学习与线下教学混合、课内学习与课外自学混合、群聊工具与课程教学混合、理论学习与工程应用混合,在实现教与学充分融合的同时,促进学生自主学习能力,有效提高课程的教学质量。

变电站站控系统改造镜像闭环测试技术研究

针对变电站站控系统改造停电难、停电调试验收时间短、人工验收慢且信息核对不全面等问题,设计了一种变电站站控系统改造镜像闭环测试系统。针对现场运行设备搭建镜像系统,采用横向镜像比对、纵向闭环验证的机制,以功能模块化的思路完成变电站站控系统改造的自动测试,并自动生成标准化的测试结果报告。将现场人工验证环节提前移到所设计的镜像闭环测试系统中高效进行,可有效缩短现场停电时间,提前消除验证隐患,提高变电站的改造效率和质量。

基于模型预测控制的光-氢-储耦合系统的功率优化分配方法研究

针对光伏发电存在间歇性和波动性问题,对光—氢—储耦合系统的控制策略进行研究,提出一种模型预测控制(MPC)的“光—氢—储”功率分配方法。首先,构建出光—氢—储耦合系统的整体结构,其中,氢能源系统包括PEM电解槽、氢燃料电池和储氢罐,其次,根据光—氢—储耦合系统的功率平衡方程,构建出状态空间模型,以PEM电解槽功率、氢燃料电池功率作为控制量,明确系统中的多种约束条件,将MPC优化问题调整为二次规划(QP)问题进行求解,利用s-function函数模块构建MPC控制器,完成了系统的闭环仿真。通过仿真分析,验证了所提MPC实时功率分配方法的有效性。

基于双环自适应滑模控制的高速列车运行追踪

针对列车高速运行跟踪控制问题,提出了一种基于双环结构的RBF神经网络自适应滑模控制算法。首先系统结构分为位移与速度控制子系统,防止列车因单个控制器故障而失控;在此基础上采用积分滑模控制,加强控制器的鲁棒性;同时在速度子系统中引入参数自适应算法与RBF神经网络自适应算法削弱列车受到基本阻力、附加阻力以及不确定性阻力带来的影响;最后通过Lyapunov稳定性分析证明系统的稳定性。通过仿真实验结果表明,位移误差在[-3.3×10^(-4),1.9×10^(-4)]范围以内,速度误差在[-2.1×10^(-2),3.1×10^(-2)]范围以内,该算法可以实现对列车的速度与位移精确追踪。

影像危急值闭环管理系统的研发与应用

目的为解决纸质版危急值报告登记本记录不规范、登记内容不全面、难以统计和追踪、难以监管等问题,设计一套影像危急值闭环管理系统。方法影像中心危急值闭环管理系统后端采用Java、前端采用Visual C#开发,系统在C/S架构下的影像工作站系统通过exe传参调用,在B/S架构下的护士站、医生站系统通过URL Protocol服务协议+exe传参调用。随机选取系统上线初期(2021年1—3月,对照组)及临床人员对系统有良好依从性后(2022年1—3月,实验组)的各200份危急值数据作为研究资料,验证系统的应用成效。结果实验组的医生接收耗时、放射科医生的反馈确认耗时和危急值上报全程耗时明显减少,差异具有统计学意义(P<0.05)。同时,可实现对影像危急值相关数据的统计分析。结论系统的应用规范了危急值上报流程,实现了上报过程的闭环和无纸化,完成了对危急值信息的全流程跟踪、监控和管理,使危急值上报情况一目了然,一旦发生不良事件,可通过系统精确跟踪处理,值得进一步推广应用。

智慧矿山系统工程及关键技术研究与实践

针对智慧矿山复杂巨系统建设过程中存在的问题,提出了智慧矿山建设的总体技术架构,并分别从智慧矿山系统模型构建、地下空间重构与模型动态更新、机器视觉测量技术、瓦斯环境射频防爆测试方法、矿山安全闭环管控体系、智慧矿山标准体系等方面进行了详细阐述。将智慧矿山分为信息感知支撑层、边缘计算层、云数据中心、多型网络、矿山智能生产管控平台、矿山智能生产系统、智慧矿山运维管理系统,构建了基于多系统深度融合的智慧矿山技术架构。基于智慧矿山知识图谱及信息抽取技术,构建了以数据创新为驱动、通信网络为基础、数据算力为核心的智慧矿山系统模型。构建了以机器视觉感知信息为主、其他感知信息为辅的矿山井下三维视觉空间模型,提出了矿山井下场景三维视觉与空间重建框架,实现了矿山井下三维空间重构与动态更新。开发了基于机器视觉技术的井下设备位姿与煤岩界面识别算法,实现了对井下综采装备群及煤岩分界面的同时空测量。探讨了井下瓦斯环境下现行防爆标准对5G基站功率的限制及存在的不足,设计开发了射频电磁能防爆专用试验装置,为提升井下5G基站功率阈值提供了方法借鉴。提出了融合灾害信息全面感知、防控方案自主决策、防控装备协同控制的矿井灾害闭环管控系统技术架构,实现井下灾害的超前预测预警与协同防控。构建了智能化煤矿标准体系框架,剖析了我国煤矿与金属矿山智能化建设典型案例,提出了智慧矿山建设发展趋势及建议。

基于电子病历六级标准建设门诊合理用药闭环管理模式

目的:基于电子病历系统应用水平六级标准创建该院门诊合理用药闭环管理模式,旨在为门诊患者合理用药保驾护航,为智慧药学建设提供参考。方法:利用人工智能技术对医师开方、药师审核、药品调剂、处方点评等门诊合理用药各环节进行管理,建立符合国家电子病历六级标准的闭环体系。同时,回顾性分析该院闭环管理前(2023年3—5月)、闭环管理前后(2023年6—8月)门诊处方用药不合理率。结果:应用门诊合理用药闭环管理模式后,门诊处方用药不合理率为3.56%(40723/1145056),较管理前的4.57%(52681/1153154)降低了1.01%,差异有统计学意义(P<0.01);除遴选药品不适宜外,其他类型不适宜用药处方数均较管理前显著减少;门诊次均药品费用为146.20元,较管理前的158.35元减少了7.67%,有效改善了公立医院绩效考核指标。结论:该院建设的门诊合理用药闭环管理体系满足国家电子病历六级评级要求,能够规范医疗人员的工作流程,减少门诊不合理用药。

以学生发展为中心的信号与系统课程全程考评体系建设

课程考核评价是激发学生主动学习、检测学生学习成果产出、保证人才培养质量的重要手段。针对信号与系统课程考评中存在的考评设置不够科学、覆盖面不够宽、不能与时俱进等痛点问题,该文依托信号与系统I山东省线下一流本科课程建设,更新设计理念,以学生发展为中心,按OBE模式详细创新设计考评定位、考评目标、考评方案、考评实施、考评评价和考评反思6个环节,建立该课程全过程、闭环、持续改进的考核评价体系,对学生知识学习、能力培养和价值塑造进行全程综合考评。实践证明,该考评体系公平全面,有效提高教学质量,达到预期目标。

智能采摘机器人路径规划的设计与研究

以四足轮式采摘机器人为研究载体,将采集的果园图像经过灰度化、阈值分割、几何校正、比例尺寸划分等处理,然后进行栅格化;在此基础上,对采摘机器人在作业时的路径进行全局规划,通过蚁群算法寻找出一条无障碍、短距离的行驶路线;同时,结合运动学模型和PID闭环等现代控制理论,将得到的路径信息转化为控制信号,输出占空比变化的PWM波,从而控制电机运转,使得采摘机器人以规定的速度跟踪已规划好的行驶路线;最后,将此理论以嵌入式方式进行软硬件开发,设计出一款路径规划-跟踪控制系统。实验结果表明,利用路径规划-跟踪控制系统的采摘机器人按规划的路径到达目标点的平均概率为94.5%,能够准确、有效地辅助采摘机器人进行采摘作业。

探测器阵列高精度二维标定平台控制系统设计

为了实现快速、高精度探测器阵列标定,对探测器阵列高精度二维标定平台控制系统进行了研究,设计了采用单片机控制步进电机加编码器的闭环位移控制系统。介绍了该平台的标定原理和硬、软件控制系统设计,并对控制PID算法进行了研究,最后搭建了标定系统对控制系统进行综合测试。实验结果表明该控制系统有良好的控制能力,平台在600 mm×600 mm的有效行程内定位精度可达-11~12μm,十次单点测试数据变异系数为0.13%,连续模式下平均测量误差为1.65%。该平台设计满足探测器阵列的标定要求,为探测器阵列标定提供了一种有效手段。

三维四向C/C预制体压实规律与高精度控制策略研究

为实现预制体层间密实度均匀可调控,保证预制体产品质量一致性,基于胡克定律建立压实理论模型对不同截面尺寸预制体压实规律进行研究,揭示了压实载荷与压实次数的关系:在压实次数小于疲劳次数阶段,预制体受到的压实载荷随压实次数呈线性变化;在压实次数大于等于疲劳次数阶段,预制体受到的压实载荷不再随压实次数增加而发生变化;同时在编织不同截面尺寸预制体时,xoy截面积呈倍数增加,预制体受到的压实载荷近似呈倍数增长。基于三维四向C/C复合材料预制体成型工艺,建立预制体编织层数、压实厚度与纤维体积含量映射关系,并通过该映射关系进行不同截面尺寸预制体编织实验,得到压实载荷与厚度的变化曲线,其实验值与拟合值的最大偏差率小于3%,验证了理论模型的可行性。根据压实规律理论模型设计出压实装置双闭环控制系统,在该系统中预先设定映射关系所对应的厚度与压力值,在压实过程中借助传感器将采集到的厚度与压力值反馈至控制器,控制器根据偏差值控制压实装置输出值。最后通过观察其所编预制体截面,发现该预制体孔隙小而均匀,验证了该控制系统可输出最优压力值,能够保证预制体层间密实度均匀及产品质量的一致性。

某型振动台台面支撑控制系统的设计与实现

某型振动台采用永磁式电动振动台激振方式,为了实现该振动台台面的自动调平、定位和隔振,采用空气弹簧柔性支撑和电动推杆刚性支撑对振动台进行台面支撑。为了实现台面支撑的电气控制,设计了一套控制系统。控制系统基于西门子S7-200 SMART系列PLC和MCGS触摸屏设计,采用重量计算粗调辅助补偿和PID闭环精调的控制策略,给定合适的PID参数,有效解决了气路控制中存在的滞后问题和多个空气弹簧自动调平的耦合问题。调试结果表明,台面支撑控制系统实现了100 s内完成自动调平及定位,台面支撑各点的位移误差控制在了0.5 mm以内。

垂直井闭循环地热系统热提取性能和注入优化数值模拟

为了评价单井闭循环的热提取性能,优化注入参数,文章针对中国东北典型场地,基于井筒-储层耦合数值模拟和场地的运行监测数据,分析了地热系统短期(热响应测试)和长期(一个供暖季)的提热性能,并优化了系统运行注入温度和流量。结果显示,典型东北地区1500 m长度的地热井在平均注入温度7℃,注入流量7.7 m^(3)/h条件下,换热孔出口平均功率为65.2 kW,一个供暖期出口与入口平均温差为4.9℃,地层温度降低影响最大范围约7 m,地层中的降温程度最大为23℃,并可以在非供暖期得到较好的恢复。在不考虑运行成本和可持续开发的情况下,注入温度越低、流量越大,获得的换热功率也越大。在调整注入温度为5℃和流量为6.3m^(3)/h的情况下,可获得同样的换热功率,此时的运行成本最低,比现有方案成本降低20%。考虑运行成本和可持续开发的优化设计对单井闭循环地热供暖具有现实意义。

全流程闭环管理在体检健康管理中的应用及效果

探索构建以应用闭环管理理念设计的体检健康管理平台体系,包括体检业务、财务管理、体检预约、体检智能导检和体检与集成平台数据联通等多模块多系统全流程闭环管理。实施结果表明,全流程互联互通闭环管理的体检健康管理平台显著提高了医院职业健康监护工作服务质量,提升了工作效率及客户的满意度。

基于改进遗传算法的直流电机双闭环调速系统控制参数整定

直流电机的双闭环控制被广泛应用于直流拖动系统,采用的控制器是传统的PI控制器。在工程应用中,通常采用人工整定PI控制器的参数,往往不能得到最优的控制参数。同时,许多研究采用智能群算法进行整定。针对直流电机双闭环系统的PI参数整定,提出了一种基于改进遗传算法的参数整定方法。与传统遗传算法相比,改进遗传算法的整定效果更佳,具有较快的响应速度、较好的稳定性和较小的超调,更适用于对直流电机双闭环调速系统的控制参数进行整定。

基于CL-RRT与MPC的舰载机牵引系统路径规划

针对舰载机在甲板狭小、复杂环境下的调运过程,结合闭环快速随机搜索树(close loop rapidly exploring random trees,CL-RRT)和模型预测控制(model predictive control,MPC)提出一种舰载机牵引系统的路径规划算法。首先,在CL-RRT中采用纯追踪器与线性二次型(linear quadratic,LQ)控制器得到系统的控制输入并向前仿真得到规划路径。其次,将已得路径进行等比缩放与插值作为MPC的初始解。最后,设置MPC的目标函数等并解得最终路径。展开自定义三个场景下的仿真实验,通过与CL-RRT算法的实验结果进行比较,验证本文算法的优越性。实验结果表明,所提算法可有效解决因采样随机性带来解质量不佳的问题,提升舰载机在甲板上的调运效率与安全性。